千百年来，人类面对沙漠严酷的自然环境，有时不禁幻想，当中会出现大片绿洲。不过，最近据说真有一种方法，能让沙子瞬间成土，后续还能种出植物来。听起来很像是天方夜谭？在我国八大沙漠之一的乌兰布和沙漠，是否真的有“点沙成土”一般神奇的事情发生？
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2016年和2017年，重庆交通大学的一支研究团队先后在乌兰布和沙漠进行了25 亩沙漠土壤化种植试验和4000亩中试种植试验。而所谓的沙漠土壤化，就是“点沙成土”。
点沙成土实验成果已现？
虽然现在已是我国北方的冬季，但试验地上的确站着干枯了的草和农作物。而据研究人员说，4个月前，黄沙之上是一片绿色。
对于普通人来说，脚踩在试验地上的感觉是比较瓷实，不像踩在沙山上那样松软、往下陷。但对于该项目研究人员，他们看到的是沙子和土壤在力学上的区别。
据重庆交通大学沙漠生态研究院副院长赵朝华介绍，自然界中的土壤呈现两种状态。土壤晒干后，会形成块状，在力学上，称作为“固体状态”。而土壤中有水时则称为“流变状态”。固体状态的破坏可以通过降雨修复，从而形成一个稳定的往复循环。
但如果土壤板结，即固体状态难以回到流变状态。或土壤出现沙化，即它之间没有约束力，不能结合成团。在这种情况下，土壤也就失去了自我修复能力。
他们的研究认为，从力学上看，土壤有自修复和自调节这两个生态属性。土壤之所以能够生长植物，很重要的就是能够改变土壤颗粒之间的排列顺序，来适应植物根系形状和体积的改变。这样才能不会像沙子一样，被植物的力量冲散，或者像混凝土那样堵住植物根系的路。
土壤的自调节生态力学属性:土壤可调节自身的体积和形状(通过改变颗粒排列)， 让植物根系进入自身，并允许其不断扩张、膨胀，同时施以“温和”的力，维系植物根系稳定。
沙粒间的约束力从何而来？
如果原理是这样，那么土壤又是如何获得这些技能的呢？按照该研究项目给出的定义，土壤颗粒之间存在一种万向结合约束，这是沙子没有的。不过赵朝华说，只要在沙子的颗粒之间加入这种万象结合约束力，沙子的力学状态就会改变。
问题来了！沙粒间的万向结合约束从哪里来？
我们通过实验来一探究竟！在一盘乌兰布和沙漠的沙子中加入白色粉末，加水搅拌混合。这样一来，会发生什么？
左图:一盘散沙，中图:加入 ODI 约束实现的沙改“土”，右图:沙改“土”微观结构分析
据赵朝华解释，从实现手段上来说，加入约束材料之后，有点像稀泥的状态。它干了之后就是块状，水可以保留相当长的时间。如果是没有加入约束材料的话，常规的沙子很快就把水流走了。
左侧为加入约束材料后，沙子的储水效果，而右侧则为无添加沙子的对比效果
而实验中掺入的白色粉末就是研究人员所说的约束材料，是这个团队研发的一种水溶性植物纤维粘合剂。粘合剂钻到沙粒之间后，通过它的“左拥右抱”，一颗沙粒就可以沿任意方向和另一颗沙粒接触。这也就是该研究所定义的，颗粒之间存在的万向结合约束。
左图:沙改“土”的“干”“湿”自修复特点，中图:沙改“土”的保水能力，右图:沙改“土”成为植物生长良好载体
在研究人员看来，以前我们的角度更多的是从水分、养分、空气、滋生微生物这个角度去认识土壤的。从力学的逻辑思维角度来看的话，土壤它就是一个功能材料，它的功能就是满足植物生长载体这样的一个功能。有了这样的力学性质之后，它的一些生态属性也会体现出来。
沙漠试验区的瓜果，你敢吃吗？
现在正值寒冬，想要亲眼看见沙漠试验区域长出的沙生植物和农作物不太现实，不过通过影像资料，我们可以看到之前种植和收获的蔬菜瓜果。
2017 年乌兰布和沙漠万亩中试基地生态构建情况
现在在基地办公室里，倒是还摆着一颗没切开的西瓜，研究人员偶尔也会抓起一把瓜子儿嗑起来。这两样，都是试验地里结的。不过，沙土里加过粘合剂，这样的瓜子儿你敢吃吗？
对于这样的顾虑，赵朝华也表示，考虑到它的应用涉及到环保性的问题，因此研究人员也对加入了约束材料的“土壤化”后的沙子进行过检测。结果表明，游离甲醛等有检出，但小于参考土壤标准，重金属、挥发性有机物等，没有检出。
点沙成土是否能根治沙化问题？
据研究组测算，按20cm 厚度改造，一亩沙漠“土壤化”大约花费2000-5000 元。该项目后续还将继续观测一系列数据，包括对水资源和对环境的综合评估。
这样点沙成土的“黑科技”，能否广泛地应用到沙漠中，从根本上解决沙化问题呢？
对于这个疑问，赵朝华说：
“我们要做的只是说，以前由于人类活动带来的沙漠扩张的这一部分转过来。说我们有这样的技术之后，世界上的沙漠就消失了？那个是永远都不可能实现的。”
而农林方面的专家则更为审慎。中国林科院荒漠化研究所研究员杨晓晖认为这可能成为一种固沙技术：
“不会再风一吹就起沙，（治理之后）它可能就保持在原地了，但它本身并没有变成土壤。有可能是一种可行的治沙技术，我不敢说它是一种好的治沙技术。”
目前常用的各类传统固沙技术
重庆市农业技术推广总站研究员李伟则对沙子“土壤化”后能否有土壤一样的活力持保留态度：
“创新点就是把我们过去不能种庄稼的沙变成了能够种植物的，栽培的基质。但是土壤最核心的是一点就是自身有生长能力，肥力。那么，有机质怎么增加，这是一个很关键的问题。比如说，秸秆最后返还到土壤里面，它要在一定的温度、湿度的条件下，通过土壤微生物的活动把它分解，变成有机质。但是，在沙漠里面，能不能够把这些腐烂的形成有机质，这个没有看到它相应的报道，不清楚。所以它要形成稳定的生产力，我觉得还要在这方面做大量的工作。”
2017 年乌兰布和沙漠万亩中试基地生态恢复效果
而对于是否能够普及，中科院沙坡头沙漠试验站研究员张志山从沙漠生态角度出发，提出这项研究要持续关注在沙漠中大面积种植农作物而可能带来的负面生态影响：
“沙漠里缺的不是土，缺的是水。西北干旱区这么大面积只能养活4%的绿洲，主要受水分限制。它变成农田了，这个地方用水了，那些绿洲就没水可用了。其他老绿洲会不会退化？如果做实验我觉得是可以的，如果种固沙植物，不能规模太大。”
主创
总监制：蔡小林
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撰 稿：刘飞
新媒体：傅博凡
